首页> 中文学位 >基于可靠性理论的水工隧洞堵头设计参数的优化分析
【6h】

基于可靠性理论的水工隧洞堵头设计参数的优化分析

代理获取

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 水工隧洞堵头的设计计算方法

1.2.2 水工隧洞堵头的稳定性计算方法

1.2.3 可靠性理论的发展及应用

1.2.4 可靠度分析方法

1.3 研究方法和主要内容

1.3.1 研究方法

1.3.2 主要内容

1.3.3 主要技术路线

第二章 可靠性理论及计算方法

2.1 结构可靠性理论

2.1.1 结构的极限状态

2.1.2 结构的可靠度

2.1.3 结构可靠指标

2.2 可靠度计算方法

2.2.1 中心点法

2.2.2 设计验算点法

2.2.3 JC法和修正的JC法

2.2.4 Monte-Carlo法

2.2.5 响应面法

2.3 水工隧洞堵头的可靠性分析方法

2.3.1 水工隧洞堵头的极限状态方程

2.3.2 水工隧洞堵头的可靠度计算方法

2.4 本章小结

第三章 水工隧洞堵头施工过程数值模拟

3.1 ABAQUS主要模块

3.1.1 ABAQUS主要模块

3.1.2 ABAQUS6.12软件在水工隧洞堵头数值模拟中的应用

3.2 金家坝水电枢纽导流洞工程概况

3.3 有限元模型的建立

3.3.1 计算范围和边界条件

3.3.2 基本假定

3.3.3 材料参数选取及单元选择

3.3.4 本构模型

3.4 水工隧洞的开挖及封堵过程模拟

3.4.1 初始地应力平衡

3.4.2 水工隧洞开挖过程模拟

3.4.3 水工隧洞堵头封堵运营过程模拟

3.5 本章小结

第四章 水工隧洞堵头可靠性分析

4.1 水工隧洞堵头功能函数的建立

4.1.1 水工隧洞堵头功能函数隐式表达式

4.1.2 水工隧洞堵头功能函数的显式化

4.2 水工隧洞堵头可靠度计算

4.2.1 可靠度计算方法的程序实现

4.2.2 堵头可靠指标及失效概率的求解

4.3 水工隧洞堵头参数的敏感性分析

4.4 本章小结

第五章 水工隧洞堵头设计参数优化分析

5.1 目标可靠指标

5.2 不同长度堵头可靠性分析

5.2.1 10m堵头可靠性分析

5.2.2 15m堵头可靠性分析

5.2.3 20m堵头可靠性分析

5.2.4 25m堵头可靠性分析

5.3 水工隧洞堵头设计参数优化

5.3.1 堵头稳定性分析

5.3.2 堵头长度的优化

5.4 本章小结

6.1 本文主要结论

6.2 本文存在的问题

致谢

参考文献

在校期间发表的论文著作及取得的科研成果

展开▼

摘要

水工隧洞堵头作为水利水电工程的主控条件之一,尽管工程量不大,但由于工期要求比较紧迫,而且与水利水电工程的安全和效益密切相关,所以其设计等级与相应的水工建筑物相同,一样要保证它的稳定性和安全性。因此,本文依托重庆市教委科技项目——水工隧洞堵头力学性能的可靠性及反分析方法研究(KJ1500527),在已有的传统定值计算方法的基础上,将可靠性理论引入到水工隧洞堵头的设计计算中,通过对堵头的可靠性分析来对堵头参数进行合理的优化。主要研究内容及成果如下:
  1.在分析目前水工隧洞堵头设计计算方法及其稳定性计算方法的基础上,对可靠性理论的发展和应用进行了概述,分析了可靠度计算方法的基本研究现状与进展。
  2.通过对水工隧洞堵头的受力分析,建立了几种水工隧洞堵头的极限状态方程,最终确定以抗滑极限状态对堵头进行可靠性分析,在此基础上得到了描述堵头可靠性的功能函数隐式表达式。利用ABAQUS建立水工隧洞堵头及围岩的三维有限元模型进行计算分析,以围岩的粘聚力C、摩擦角ψ、弹性模量E作为基本随机变量,通过单因素分析分别得到堵头与围岩之间的摩擦力,拟合出函数关系式,然后进行多元素回归分析得到摩擦力关于这些随机变量的函数关系式,最终建立了堵头可靠性的功能函数显式表达式。
  3.根据有限元计算结果,分析了堵头与围岩接触面的摩擦力关于围岩粘聚力、内摩擦角和弹性模量的敏感度,结果表明,当C增大时,接触面摩擦力Ff随之减小且减小得越来越快,当ψ、E增大时,接触面摩擦力Ff也随之增加且增加得越来越慢,三个因素当中,摩擦力对于内摩擦角的敏感性较强。
  4.对比分析了一些常用的可靠度计算方法,结合已求出的功能函数及其中基本随机变量的概率分布类型,选用了设计验算点法并编制了计算堵头可靠度的Matlab程序,计算出堵头可靠指标及失效概率。
  5.建立不同长度堵头的有限元模型,并分别进行可靠性分析,得到可靠指标分别为:4.15、5.04、5.7、5.9。再对各长度的堵头取随机变量的均值进行有限元计算,通过稳定性分析,得出相应的抗滑稳定安全系数K分别为:2.3、2.86、3.41、3.95。参照我国工程结构承载能力极限状态设计的目标可靠指标,以及《混凝土重力坝设计规范》中对堵头安全系数的规定,最终确定堵头的设计参数为20m。

著录项

  • 作者

    刘欢;

  • 作者单位

    重庆交通大学;

  • 授予单位 重庆交通大学;
  • 学科 土木工程;岩土工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 赵明阶;
  • 年度 2017
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TV672.1;
  • 关键词

    水工隧洞; 堵头; 失效概率; 可靠性理论;

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号